大家或許都還記得在初中物理實驗課時,把一截鎂薄片放在本生燈(煤氣燈)上就可以看到它迅速燃燒并放出耀眼的白光。這一現(xiàn)象使許多人自然地認為鎂是易燃的。伊利科創(chuàng)鎂業(yè)擠壓部經(jīng)理比爾·沃菲爾德說:“我們所面對的挑戰(zhàn)就是消除以往形成的觀念,向人們證明鎂并不是一種稀奇的材料。”事實上,目前已經(jīng)有很多鎂合金應用于工業(yè)領域的例子,包括航空航天和汽車以及其他的消費領域。
伊利科創(chuàng)鎂業(yè)區(qū)域技術主管馬丁·奧德曼說過:“我們經(jīng)常在減輕重量時提到比剛度。同樣重量的情況下一塊鎂板的剛度是鋼板的18倍。”鎂的強度很高,特別是鍛造合金,能夠比得上汽車用的鋼材,而且這種材料的剛度賦予它更大的潛力。
鎂金屬應用的最大優(yōu)勢是用于汽車和航空領域部件的輕量化設計方面。設計鎂輕量化部件的其中一種方法是選擇性地增加高應力區(qū)域的厚度。在等強度設計下與鋼材相比,鎂合金可以減重超過60%,由于其較低的楊氏模量在剛度敏感部件可以減重50%。而鋁在同等強度下通??梢詼p重33%,但是若基于其剛度則可以減重22%。如果只是以增加部件厚度的方法來讓部件變強硬,則同體積的鋁要比鎂重50%。由此證明,鎂可以提供更好的減重效果。鎂被廣泛地應用在汽車的動力傳動系統(tǒng)、轉向器、轉向系統(tǒng)和發(fā)動機蓋等產(chǎn)品會成為汽車輕量化設計的一個新路標。
然而鎂輕量化設計過程中也存在一定的問題,鎂使用的最大挑戰(zhàn)是要找到有效及可信賴的涂裝體系。
與其他結構金屬相比鎂的陽極電位更高,除非部件保持干燥,否則將容易發(fā)生電化學腐蝕反應。不過,經(jīng)過磷酸鹽及電泳處理后,其平板腐蝕速率與鋼材相當。
奧爾德曼說:“目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些涂裝體系,如新西蘭開發(fā)的名為“Anomag” 的一種無銘陽極氧化工藝、 德國開發(fā)的名為“Magoxid” 的一種硬質涂層的陽極氧化工藝、美國開發(fā)的名為“Tagnite” 的陽極氧化工藝、還有一種名為“Keronit” 的微弧氧化工藝,但是這些涂裝工藝一般僅用在航空航天領域。因此我們在致力于開發(fā)像傳統(tǒng)粉末涂裝似的無鉻轉化處理方式。”
奧爾德曼說:“輕量化并不是只針對某單一材料,這是有關混合材料的解決方案及孝慮在應用上使用最佳材料。盡管鎂明顯地擁有很大的使用空間,但目前每輛汽車中的平均用鎂量大約是4.5公斤,我們希望到2020年每輛汽車用鎂量可以達到150公斤。”